具有类离子液体结构的杂多—有机盐的设计、合成及催化性能的研究

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1、具有类离子液体结构的杂多．有机盐的设计、合成及催化性能的研究学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：加I啦6．IjZ摘要具有类离子液体结构的杂多一有机盐的设计、合成及催化性能的研究基于离子液体结构的可设计性，合成了40余种Br6nsted酸型的杂多类离子液体和16种含有金属阳离子(AI抖、ZnH、Cs+、Sm”、Ce计、zr4+)的Br6nsted—Lewis双酸型杂多离子液体。其中有机阳离子母体结构主要包括：N．甲基咪唑、吗啉、吡咯、甘氨酸、三乙胺等，阴离子为：PWl20403"．PM0

2、120403‘、SiWl20403",PV3M090406’等。用1H-NMR、FT-IR、元素分析等方法对其结构进行了表征，用吡啶．红外法和正丁胺电位滴定法进行了酸性的表征，用TG测定了催化剂的热稳定性。将合成的杂多类离子液体催化剂用于催化苯甲醇和苯甲醚的苄基化反应，考察了催化剂种类、用量、反应时间、温度、反应物配比等对反应的影响，并考察杂多类离子液体催化剂的循环使用寿命。以H2[MIMPS]PWl2040为催化剂催化苯甲醚和苯甲醇苄基化反应，在优化条件：反应物物质的量比1：1(其中苯甲醇为O．05

3、m01)，催化剂用量为O．1mmol，回流温度反应2h下，苯甲醇的转化率达99．7％，全部转化成目标产物甲氧基二苯甲烷，其中2一位异构体占46．6％，4．位异构体占53．4％。在此条件下催化剂回收利用3次后，催化效果没有明显变化。将设计合成的杂多类离子液体催化剂用于催化苯甲醇和甲苯的苄基化反应，考察了催化剂种类用量、反应温度、时间、反应物配比等对反应的影响，并考察杂多类离子液体催化剂的回收利用性能。发现Br_c3nsted．Lewis双酸型杂多离子液体Smo-33[MtMPS]HPWl2040具有最为

4、优异的催化性能。在甲苯与苯甲醇的摩尔比为4：1(苯甲醇为0．05m01)，催化剂用量0．1mmol，回流温度反应2h，苯甲醇的转化率达96．7％，2．甲基二苯甲烷的选择性为20．8％、4．甲基二苯甲烷的选择性为23．5％。在此条件下催化剂重复利用5次以后，催化效果未见下降。将合成的杂多类离子液体催化剂用于催化苯甲醇的自身脱水反应，考察了催化剂用量、反应时间、温度等对反应的影响，得出最佳反应工艺。以Ceo．33[MIMPS]2PWl2040为催化剂催化苯甲醇的脱水反应的最佳条件为：催化剂用量为0．075

5、mmol，反应时间为2h，反应温度为160℃，苯甲醇的转化率为76．9％，苄醚的选择性为96．1％。此外，还将设计合成的杂多类离子液体催化剂用于催化苯甲醚和苯甲酸的酰基化反应，初步考察了不同催化剂的催化效果。实验表明，合成的酸性杂多酸类离子液体在Friedel-Crafts反应及脱水反应中均能表现出较高的催化活性，并能实现催化剂的重复利用。克服了传统酸催化剂摘要的缺陷，符合绿色化学的原则，为开发新型的酸催化剂提供了新思路。关键词：离子液体；杂多酸；杂多有机盐；Friedel—Crofts反应；苄基化；

6、脱水反应2ABSTRACTDesignandPreparationofHeteropoly—OrganicHybridsWithIonicLiquidStructuresandTheirCatalyticPerformancesABS瞰CTAccordingtothedesignabilityofionicliquidsstructures，morethan40kindsofBr6nstedacidicheteropoly·organichybridmaterialswithionicliquidst

7、ructuresand16BrSnsted-·Lewisacidicheteropoly-organichybridscontainingmetalcations(A13+，Zn2+，Cs+，Sm3+，Ce3+，Zr4+)havebeendesignedandsynthesized．nleorganiccationsN-methylimidazole，morpholine，pyrrolidine，glycine，triethylamineandheteropolyanionsPWl20403-，PMo

8、l20403‘，SiWl20403‘，PV3M090406。havebeenempoledinthestructuresofhybrids．Thehybridcatalystswerecharacterizedbymeansof1H-NMR，FT-IR，thermogravimetry,n-BuNH2potentiometrictitration，andelementalanalysis．，nlepreparedheteropoly-organichyb